人類C-LEPs提取方法及最優(yōu)參數(shù)設(shè)置.pdf

1、疼痛是一種廣泛的人生體驗，貫穿人從出生到死亡的整個一生。國際疼痛研究協(xié)會認(rèn)為疼痛是大腦編碼和處理傷害性刺激，避免潛在的或?qū)嶋H的組織損傷的一種保護(hù)功能。疼痛包含四種成分:傷害性感覺成分(nociceptive component)、感覺辨別成分（sensory-discriminative）、動機-情感成分（motivational-affective component）和認(rèn)知-行為成分(cognitive-behavioralcomp

2、onent)。從疼痛的定義和成分我們可以看出，疼痛涉及生理、社會和心理等多方面的因素，這不僅表明了疼痛的主觀性和復(fù)雜性，同時也說明疼痛研究具有很強的現(xiàn)實意義。
　　人體內(nèi)傳導(dǎo)傷害性信息的神經(jīng)纖維主要有Aδ纖維和C纖維。Aδ纖維和C纖維傳導(dǎo)傷害性信息的速率不同。相對于C纖維，Aδ纖維的傳導(dǎo)速率較快。在施加傷害性刺時，通過Aδ纖維對傷害性信息的傳導(dǎo)，人體會產(chǎn)生第一次疼痛感覺，即一種類似于針刺的短暫性和極為局部性的疼痛感覺。傷害性信息在

3、C纖維上的傳導(dǎo)，人類會產(chǎn)生二次疼痛，它是較遲的彌散性疼痛，類似燒灼的感覺。
　　激光刺激器可以有效的引發(fā)實驗性疼痛，已被廣泛的應(yīng)用于疼痛研究。腦電(electroencephalography，EEG)技術(shù)的發(fā)展也為疼痛研究提供了更好的研究手段。較強烈的激光輻射熱脈沖可選擇性激活皮膚淺表層中的傷害性游離神經(jīng)末梢，誘發(fā)EEG活動的變化，即激光誘發(fā)電位(laser-evoked potentials，LEPs)。
　　傷害性信息

4、通過Aδ纖維的傳導(dǎo)而產(chǎn)生的LEPs稱為Aδ-LEPs。至今，研究者共挖掘出Aδ-LEPs的六個穩(wěn)定成分，即時域上的Aδ-N1、Aδ-N2、Aδ-P2、Aδ-P4波，時頻域上神經(jīng)振蕩節(jié)律成分alpha頻段的事件相關(guān)去同步化(event-related desynchronization，α-ERD)和gamma頻段的事件相關(guān)同步化（event-related synchronization，γ-ERS）。實際上，Aδ-LEPs被認(rèn)為是評估

5、患者傷害性傳導(dǎo)通路功能是否完善的最為有效的診斷工具。
　　Aδ-N1潛伏期約為刺激后160 ms，可能起源于刺激的初級軀體感覺皮層(primarysomatosensory cortex，SⅠ)以及對側(cè)蓋島葉皮層(operculoinsular cortex)的電生理活動;負(fù)-正復(fù)合波Aδ-N2/P2峰值大約出現(xiàn)在刺激后200-350 ms，且在頭頂電極(Cz)的波峰幅值最大，可能反映了雙側(cè)次級軀體感覺皮層(second soma

6、tosensory cortex，SⅡ)、雙側(cè)腦島(insula)以及前部/中部扣帶回(anterior mid-cingulate cortex，ACC/MCC)等皮層的電生理活動。刺激手背時，Aδ-P4峰潛伏期約為390-410 ms，頭皮和溯源結(jié)果表明Aδ-P4波主要產(chǎn)生于對側(cè)SⅠ的電生理活動。
　　傷害性信息通過C纖維的傳導(dǎo)而產(chǎn)生的LEPs稱為C-LEPs。在過去的三十年間，研究者花費了很大精力來設(shè)計精巧的實驗以便可靠檢測

7、人類的C-LEPs，如用直徑非常小的激光束（相對于Aδ纖維，C纖維密度更大）;用止血帶法壓迫神經(jīng)阻滯有髓鞘纖維;利用相對于Aδ纖維，C纖維有更低的熱閾限，來調(diào)整刺激強度等。然而，所有這些方法很復(fù)雜，難以實施或需借助于較弱的C纖維傳入（如低能量刺激激活較少的傳入纖維），結(jié)果得到的C-LEPs信噪比很低。
　　本文明確提出了在Aδ-LEPs存在的條件下提取C-LEPs的最優(yōu)刺激參數(shù)和實驗范式:在一個小的皮膚區(qū)域內(nèi)施加80次以上的多強度

8、刺激。該方法簡單可靠且無需選擇性阻滯Aδ纖維的活動。通過對激光熱刺激誘發(fā)的EEG響應(yīng)實施波峰校準(zhǔn)（peak alignment）和時頻分解(time-frequency decomposition)，本文描述了C-LEPs的多重響應(yīng)特征，包括C-LEPs依賴于刺激能量和主觀感知的特性。當(dāng)刺激能量大約達(dá)到個體的一次快疼閾限時，C-LEPs的信噪比最大;當(dāng)刺激能量從個體的感受閾限增加到一次快疼閾限時，研究者就可刻畫反映C纖維通路功能的刺激—